劉秀麗， 湯定欽， 周明兵, 2*

(1. 浙江農(nóng)林大學 亞熱帶森林培育國家重點實驗室，浙江 杭州 311300; 2. 浙江農(nóng)林大學 浙江省竹資源與高效利用協(xié)同創(chuàng)新中心，浙江 杭州 311300)

反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子是逆轉(zhuǎn)錄病毒進化的祖先[1]。反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子在RNA介導下，通過“復制粘貼”的方式進行轉(zhuǎn)座，它們廣泛存在于真核生物界，在許多真核生物基因組中占很大一部分[2]。反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子在宿主基因組的重組和進化中發(fā)揮著有益的作用，但也會導致基因突變和插入失活，從而產(chǎn)生多種遺傳病[3]。依據(jù)蛋白酶結(jié)構(gòu)域排列的順序不同, LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子分為Ty1-copia和Ty3-gypsy兩個超家族。在釀酒酵母基因組中發(fā)現(xiàn)有5種酵母長末端重復轉(zhuǎn)座子(Transpon yeast,Ty)，分別命名為Ty1-5[2]，其中Ty1[4]在Ty1/Copia家族中酵母基因組內(nèi)含量最豐富，然而Ty3/Gypsy家族僅有Ty3一類轉(zhuǎn)座子，Ty3[5]在編碼的蛋白序列上與反轉(zhuǎn)錄病毒接近。近年來國內(nèi)外已經(jīng)對酵母Ty1與Ty3分子機制進行廣泛而深入的研究，本文對Ty1和Ty3反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子最新研究進展進行了系統(tǒng)、全面的綜述，系統(tǒng)地歸納了Ty1和Ty3的結(jié)構(gòu)和表達特性、LTR轉(zhuǎn)座子復制周期、Ty1和Ty3與宿主共生的精細調(diào)控機制以及影響逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座的宿主因子，為深入研究酵母Ty1和Ty3轉(zhuǎn)座和調(diào)控機制做一定的鋪墊作用。

1 酵母Ty1和Ty3結(jié)構(gòu)特征和轉(zhuǎn)座機制

Ty1和Ty3具有許多相似的結(jié)構(gòu)和功能特征[4-5]。完整的Ty1有5.9 kb，Ty3有5.4 kb。在Ty1和Ty3LTR末端都具有二核苷酸反向重復序列5′-TG …… CA-3′，并且都由3個結(jié)構(gòu)域U3、R和U5組成。反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子兩端的LTRs不編碼蛋白質(zhì)，但包含轉(zhuǎn)錄的起始信號和終止信號。中間部分是編碼兩個部分重疊開放閱讀框(Open Reading Frame, ORF)的功能序列：特異抗原蛋白(groupspecificantigen,gag)基因和聚合酶(polymerase,pol)基因。gagORF編碼具有衣殼和核酸分子伴侶功能的蛋白，而polORF編碼具有催化功能的蛋白酶(Protease, PR)，逆轉(zhuǎn)錄酶RNase H(Reverse transcriptase RNase H, RT-RH)和整合酶(Integrase, IN)。

Ty1與Ty3元件的結(jié)構(gòu)與簡單的逆轉(zhuǎn)錄病毒相比，除了Ty1與Ty3中不存在逆轉(zhuǎn)錄病毒包膜基因，它們都含有5′端和3′端LTRs、gag基因和pol基因(圖1A)。Ty1與Ty3元件在結(jié)構(gòu)上gag和pol基因編碼的蛋白結(jié)構(gòu)序列不同，Ty1中pol編碼的蛋白酶順序為PR-IN-RT[4]，而編碼Ty3POL中的的PR-RT-IN蛋白序列以及GAG中的CApsid (CA)，SPacer (SP)和NucleoCapsid (NC)蛋白結(jié)構(gòu)域[5](圖1B)都與逆轉(zhuǎn)錄病毒較相似。

在RNA聚合酶II(RNA polymerase II, Pol II)的催化作用下，Ty1和Ty3元件轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生原始mRNA，該轉(zhuǎn)錄本在5′端加帽(CAP)和3′端加poly(A)結(jié)構(gòu)，形成成熟的Ty1和Ty3mRNA后，從細胞核輸出到細胞質(zhì)中[6]。Ty1和Ty3mRNA的轉(zhuǎn)錄本都是從5′LTR R區(qū)端上游開始，終止于5′LTR R區(qū)端的下游，長度分別為5.7 kb和5.2 kb。它們的轉(zhuǎn)錄本中間都具有編碼兩個部分重疊的GAG和POL序列，5′和3′LTR含非編碼區(qū)(Untranslated regions, UTR)，5′UTR具有R和U5，3′UTR具有 U3和R，多個引物結(jié)合位點(Primer Binding Site, PBS)和一個多嘌呤序列(Polypurine tract,PPT)[6-8](圖1B)。當成熟的mRNA被輸出到細胞質(zhì)后，既可以作為反轉(zhuǎn)錄所需的模板，又作為翻譯成GAG和GAG-POL蛋白的模板。作為反轉(zhuǎn)錄模板的gRNA(genomic RNA)被包裹在GAG結(jié)構(gòu)蛋白里面，形成病毒樣顆粒(Virus Like Particles, VLPs)。Ty RNA的翻譯產(chǎn)生GAG和GAG-POL兩種蛋白(圖1C)，后者是從gag到polORF程序性移碼翻譯的產(chǎn)物，GAG-POL蛋白水平約為GAG的5%[9]。

圖1 Ty1和Ty3結(jié)構(gòu)和復制周期圖Fig.1 Structure and replication cycle of the Ty1 and Ty3 A：Ty1、 Ty3和禽白血病病毒(ALV)結(jié)構(gòu)圖(修改自參考文獻[2])；B：Ty1和 Ty3元件、RNA和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(修改自參考文獻[6])；C：復制周期圖(修改自參考文獻[7]) A： Structure of the Ty1 and Ty3 element and the simple retrovirus, avian leukemia virus (ALV) (Adapted from the reference[2])；B： Structure of the Ty1 and Ty3 elements, their RNAs, and their proteins (Adapted from the reference[6])；C： Ty1 replication cycle (Adapted from the reference[7])

逆轉(zhuǎn)錄病毒顆粒通常聚集在稱為核衣殼裝配位點或“病毒工廠”的亞細胞結(jié)構(gòu)域中。Ty1和Ty3VLP組裝的位點類似于逆轉(zhuǎn)錄病毒中的細胞質(zhì)灶，稱為T體或后體[10](圖1C)。gRNA與Gag或Gag-Pol蛋白的組合促進了Ty1和Ty3VLP的組裝在Ty1和Ty3VLP內(nèi)，蛋白酶PR在GAG-POL蛋白中自我催化切割后，并催化GAG和GAG-POL蛋白序列切割，以產(chǎn)生成熟的蛋白GAG、PR、IN和RT/RH。在裝配過程中tRNAmet也被包裝在VLP內(nèi)。隨后以tRNA起始蛋氨酸(tRNAmet)作為引物與Ty1和Ty3mRNA中PBS引物序列互補，Ty1PBS位于Gag ORF中，而Ty3PBS位于基因組的3′端U3區(qū)(圖1B)，gRNA作為反轉(zhuǎn)錄的模板逆轉(zhuǎn)錄為負鏈DNA。在正鏈DNA合成后，得到完整的Ty1和Ty3cDNA，它們與整合酶(IN)互作形成蛋白預整合復合物(preintegration complex, PIC)后，被輸入到核中[11]。隨后在IN與宿主因子協(xié)助下，cDNA靶向整合到宿主基因組的特定區(qū)域。一些促進RNA POLⅢ活性的宿主因子協(xié)助調(diào)控Ty1和Ty3靶向到由RNA POLⅢ轉(zhuǎn)錄的基因(tRNA基因)上游區(qū)域[12-14]。Qi等[12]發(fā)現(xiàn)Ty3IN與TFIIIC和TFIIIB之間的相互作用促進Ty3靶向整合到tRNA基因上游區(qū)域，而Cheung等[13]研究表明轉(zhuǎn)錄起始因子TFIIIC和TFIIIB對于協(xié)助Ty1IN靶向tRNA基因上游區(qū)域是不必要的。

2 酵母Ty1和Ty3轉(zhuǎn)座調(diào)控機制研究

綜上所述，Ty1和Ty3的轉(zhuǎn)座包括轉(zhuǎn)錄、翻譯、mRNA包裝、蛋白組裝與VLP形成、逆轉(zhuǎn)錄、核輸入、整合宿主基因組等過程，這些過程均受到宿主因子精細的調(diào)控。宿主因子大致可由促進(Host activators (RHF genes))或拮抗(Host restrictors(RTT genes))逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座的兩類基因編碼。

2.1 Ty1 和Ty3 的表達調(diào)節(jié)

在Ty1和Ty3轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)錄過程中，Ty1和Ty3轉(zhuǎn)錄起始于5′LTR R區(qū)的第一個核苷酸，并在3′ LTR R區(qū)域的最后一個核苷酸處結(jié)束，經(jīng)加帽和聚腺苷酸化修飾產(chǎn)生成熟mRNA，宿主的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控著Ty1和Ty3轉(zhuǎn)錄，通過調(diào)節(jié)啟動子區(qū)順式作用序列，促進或抑制其轉(zhuǎn)錄。Ty1元件5′LTR區(qū)的兩個起始序列TATA box，3′LTR區(qū)的兩個終止序列以及上游區(qū)的多個轉(zhuǎn)錄因子作用位點，其中包括Ty1和Ty3都受細胞類型調(diào)控響應的a/α2阻遏位[15]和Ste12/Tec1[16]激活位點。

另外，不同于Ty3，Ty1除了利用宿主因子還通過內(nèi)部機制限制轉(zhuǎn)座。Ty1可以轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生5.7 kbTy1mRNA和5.0 kb截短的Ty1RNA(Ty1internal RNA,Ty1iRNA)[7])。在S288C釀酒酵母菌株中，Ty1元件的反義方向可以轉(zhuǎn)錄出三種反義非編碼干擾RNA(AntisenseTy1RNA,Ty1AS RNA)(圖2)。這些干擾RNA的轉(zhuǎn)錄起始在Gag中有不同的位點，在5′LTR中有兩個終止位點，Pol II轉(zhuǎn)錄后的Ty1AS RNA進行加帽和聚腺苷酸化修飾后成熟。Ty1AS RNA是一個不穩(wěn)定的小干擾RNA[17]。研究發(fā)現(xiàn)把Dicer 和 Argonaute蛋白導入缺乏干擾RNA的酵母后，會強烈抑制Ty1正義鏈RNA的表達和逆轉(zhuǎn)錄[31]，表明可能是由于Ty1AS RNA和Ty1RNA形成雙鏈RNA后被降解，導致用于轉(zhuǎn)座的Ty1mRNA水平的降低。

圖2 Ty1 干擾RNA和Ty1 mRNA (修改自參考文獻[8])Fig.2 Sense and antisense RNAs transcribed from Ty1 and Ty1 transcription (Adapted from the reference[8])

2.2 Ty1 和Ty3 mRNA的包裝調(diào)節(jié)

Gag既是Ty1和Ty3VLP的殼蛋白結(jié)構(gòu)成分，也具有核酸伴侶功能(圖1B)。研究發(fā)現(xiàn)，翻譯后的Gag經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)修飾后移位至反轉(zhuǎn)體處進行g(shù)RNA的包裝[18]，研究表明gRNA包裝在Ty1Gag[19]的C端以及Ty3Gag3[20]的NC結(jié)構(gòu)域，NC結(jié)構(gòu)域中存在保守的鋅指關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)域(CX2CX4HX4C)，其周圍的保守殘基中的堿基參與gRNA的包裝和逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座。Ty1-H3正鏈mRNA的5′端的380 bp和3′端370 bp是逆轉(zhuǎn)錄所必須的順式作用序列[21]。利用相同的方法，鑒定了Ty3mRNA的順式作用序列也位于5′和3′末端，而中間翻譯蛋白的mRNA序列對于Ty3逆轉(zhuǎn)錄不是必需的[22]。然而Ty1AS RNA與Ty1RNA一樣，具有與GAG包裝所需要的順式作用序列，所以Ty1AS RNA會影響逆轉(zhuǎn)錄的正常包裝。

研究發(fā)現(xiàn)Ty1gRNA以二級結(jié)構(gòu)的形式包裝在VLP內(nèi)，使用引物延伸數(shù)據(jù)分析(SHAPE)構(gòu)建了Ty1gRNA的二級結(jié)構(gòu)模型[23](圖3)。Ty1mRNA的5′末端不僅含有翻譯的起始序列和包裝所需要的順式作用序列，還含有逆轉(zhuǎn)錄所需要的PBS序列。最新研究表明，13～32和272～318 bp兩個環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的7 bp互補序列促進了Ty1gRNA的二級結(jié)構(gòu)的形成和包裝[24]。

圖3 Ty1 RNA 5′末端的二級結(jié)構(gòu)模型(引用自參考文獻[23])Fig.3 Secondary structure model of the 5′ end of Ty1 RNA (Quoted from the reference[23])

2.3 Ty1 和Ty3蛋白組裝與VLP形成調(diào)節(jié)

TyVLPs是由Gag和Gag-Pol蛋白組成的多孔球狀蛋白質(zhì)的外殼，VLP內(nèi)含有的Gag蛋白、pol基因編碼的PR、 IN和RT/RH、 gRNA,宿主的tRNAmet和gRNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA所必需的脫氧核苷酸三磷酸物質(zhì)。同時在VLP內(nèi)，Ty1和Ty3都需要mRNA加工體(P-body, PB)蛋白才能有效完成組裝和逆轉(zhuǎn)錄。真核細胞PB蛋白因子是細胞質(zhì)核糖核蛋白顆粒，主要包括5′-3′核糖核酸外切酶Xrn1(Kem1)，翻譯抑制因子Lsm1、去活激活因子Pat1，死亡盒螺旋酶Dhh1/DDX6和Ded1/DDX3[25-27]。研究發(fā)現(xiàn)Ty1Gag和Xrn1、Lsm1或Pat1蛋白因子之間或Ty1RNA和Lsm1也沒有直接相互作用。Xrn1蛋白因子協(xié)助VLPs中的Ty1RNA包裝。在xrn1Δ、lsm1Δ和pat1Δ突變體中，Ty1AS RNA水平升高抑制了逆轉(zhuǎn)錄酶的形成和逆轉(zhuǎn)錄過程[26]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，Dh1/DDX6是維持Ty3RNA正常水平所必需的，且Lsm1和Xrn1是將Ty3RNA結(jié)合到IN中形成PIC的必需因子[27]?？傊?，PB成分在Ty1和Ty3翻譯后過程中促進了gRNA包裝、VLPs的形成和反轉(zhuǎn)錄。

另外，許多調(diào)控機制通過抑制反轉(zhuǎn)錄過程，來降低Ty1轉(zhuǎn)座子對宿主基因組的影響。Garfinke等[7]發(fā)現(xiàn)，當基因組中存在較多的Ty1RNA元件時，轉(zhuǎn)座會受到抑制的現(xiàn)象稱之為Ty1拷貝數(shù)控制機制(copy number control, CNC)[28-30]。Nishida等[28]發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)因子復合物調(diào)控Ty1轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生Ty1mRNA和截短形式的Ty1iRNA(圖2)，一方面Ty1iRNA作為逆轉(zhuǎn)錄的模板，會阻礙Ty1gRNA反轉(zhuǎn)錄以及cDNA的合成(圖4)。另一方面蛋白質(zhì)因子(P18和p22)參與調(diào)節(jié)CNC。由內(nèi)部啟動Ty1iRNA(圖2)編碼N端截短形式的GAG蛋白(P18和p22)，P18和p22是由GAG中兩個相近的翻譯起始位點和相同的終止位點表達的，并且都有與GAG相同的核酸伴侶活性，它們會競爭性結(jié)合在Ty1RNA包裝位點，從而產(chǎn)生有缺陷的VLPs[42]。同時研究發(fā)現(xiàn)核糖體發(fā)生因子LOC1也影響調(diào)控CNC，在loc1突變株中，Ty1iRNA的轉(zhuǎn)錄量升高，翻譯產(chǎn)生的p22的水平也升高[8]，阻礙了Ty1gRNA反轉(zhuǎn)錄以及cDNA的合成。

圖4 p22 和 AS RNA抑制Ty1 VLPFig.4 Ty1 VLP functions inhibited by p22 and AS RNA

2.4 Ty1和Ty3逆轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)

與逆轉(zhuǎn)錄病毒相似，Ty1和Ty3前體Gag和Gag-Pol蛋白通過Gag-Gag相互作用，形成未成熟的VLP，由Ty PR處理后形成成熟的VLP，才可以進行逆轉(zhuǎn)錄。在野生型酵母細胞內(nèi)，Ty表達成熟的VLP是非均質(zhì)，而Ty PR缺陷的突變體表達出相對均勻且大致為球形的未成熟VLP[10]。

tRNAmet作為啟動逆轉(zhuǎn)錄的引物，被包裝到Ty1和Ty3VLP內(nèi)[6]。3′末端tRNAmet與Ty1和Ty3PBS 有10 bp的互補序列，同時Ty1和Ty3在gRNA末端序列的相互作用下才能啟動反轉(zhuǎn)錄，如Ty15′RNA CYC5和3′CYC3相互作用，位于PBS下游 CYC5序列也與tRNAmet DHU臂互補(圖3)。tRNAmet TΨC和DHU臂與Ty1RNA序列的互補不僅可以啟動反轉(zhuǎn)錄，也可以促進包裝[23]。然而Ty1AS RNA可在反轉(zhuǎn)錄過程中，阻斷PR切割POL前體蛋白，破壞IN和RT的穩(wěn)定或阻止tRNAmet退火等[31](圖4)。

在逆轉(zhuǎn)錄酶的結(jié)構(gòu)與功能鑒定中發(fā)現(xiàn)，與逆轉(zhuǎn)錄病毒RT類似，Ty1和Ty3RT末端結(jié)構(gòu)域具有RNA或DNA依賴性DNA聚合酶活性，而且末端RNaseH結(jié)構(gòu)域還具有降解RNA∶DNA雙鏈體中RNA鏈羧基的功能。這種雙重活性使得單鏈Ty RNA逆轉(zhuǎn)錄成全長的雙鏈Ty cDNA。Jason等[30]發(fā)現(xiàn)Ty3RT同源二聚體中亞基的不對稱結(jié)構(gòu)激活了RNaseH酶的活性。

2.5 Ty1和Ty3 核輸入轉(zhuǎn)運調(diào)節(jié)

Ty1和Ty3IN與逆轉(zhuǎn)錄病毒整合酶具有相同的三級結(jié)構(gòu)域。N端結(jié)構(gòu)域含有保守的鋅結(jié)合基序，中心區(qū)域保守的催化結(jié)構(gòu)域DDE基序切割并協(xié)助cDNA整合。Ty1和Ty3IN C端結(jié)構(gòu)域都有一個由兩個相同的基序(KKR)組成的二分核定位信號(nuclear localization signal, NLS)，NLS可被輸入蛋白α受體識別。并且IN NLS協(xié)助TycDNA的核輸入和整合定位[32]，可能還參與PIC調(diào)控cDNA的核進入路徑。

成熟的Ty VLP在細胞質(zhì)中聚集，為完成核內(nèi)整合過程必須進行核輸入過程。核孔復合物(nuclear pore complexs, NPCs)是核孔多分子的通道復合物，它調(diào)控基因組Ty1轉(zhuǎn)錄、核輸入和轉(zhuǎn)座整合的動態(tài)調(diào)控過程[14,34]。因為Ty VLPs[33]超過了穿越孔隙通道所容納的最大直徑，在VLPs脫殼后，cDNA才能入核。核孔復合物NPC的重復結(jié)構(gòu)域Phe-Gly(FG)參與Ty3核運輸過程，體外研究發(fā)現(xiàn)在Ty3核運輸時，Ty3VLPs外殼SP結(jié)構(gòu)域與核重復結(jié)構(gòu)域FG互作，核衣殼結(jié)構(gòu)域和整合酶NLS促進了VLPs的脫殼過程[33]。

2.6 Ty1和Ty3 靶向整合機制過程調(diào)節(jié)

Ty1和Ty3cDNA入核后，在體內(nèi)多種細胞輔助因子協(xié)助下整合到宿主染色體上。大多數(shù)轉(zhuǎn)座事件由IN協(xié)助Ty cDNA進行整合。體外研究發(fā)現(xiàn)，與逆轉(zhuǎn)錄病毒IN類似，Ty1IN二聚化后與cDNA組裝成四聚體以形成PIC[35]。另外，IN催化活性決定了Ty插入位點5 bp靶位點重復(Target site duplication, TSD)和靶向位點偏好性。Ty1和Ty3末端都具有保守的末端顛倒重復序列(Terminal Inverted Repeat, TIR)，Ty1cDNA TIR二核苷酸5′-TG ... CA-3′與Ty3cDNA 8 bp保守的TIR(5′-TGTTGTAT / ATACAACA-3′)對于Ty3整合識別都是必要的。在整合過程中，基因組靶序列經(jīng)Ty IN催化后兩端暴露了3′OH和核苷酸間隙，每條cDNA鏈TIR與5 bp的基因組靶序列3′OH部分進行自由基交換，這種鏈轉(zhuǎn)移的酯交換反應[36]導致在每間隙的修復產(chǎn)生了一個5 bp的TSD，這是Ty1整合的標志。Ty1IN不能修復缺口，由Ty1RT或細胞內(nèi)DNA修復蛋白修復。

經(jīng)過比較逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子和逆轉(zhuǎn)錄病毒整合到特定基因偏好性，發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子整合通過避開ORF或者偏愛靶向整合到異染色質(zhì)來避免宿主功能基因被破壞，而逆轉(zhuǎn)錄病毒偏愛整合到基因表達閱讀框從而破壞宿主基因組穩(wěn)定性。最近采用深度測序方法鑒定了Ty1和Ty3都具有偏愛整合到由Pol III轉(zhuǎn)錄的tRNA基因[12-14]上游區(qū)。Ty3插入tRNA基因轉(zhuǎn)錄起始位點上游的1至4 bp[26]，而Ty1偏愛整合到tRNA基因轉(zhuǎn)錄位點上游700 bp區(qū)域。最新Manhas[13]研究發(fā)現(xiàn)RNA Pol III亞基Rpc31, Rpc34和Rpc53直接與Ty1IN相互作用，且Rpc53/37亞基復合物在促進Ty1元件整合到tDNA上游具有重要的作用。研究也發(fā)現(xiàn)核孔蛋白NPC核籃參與調(diào)控Ty1表達及對核小體的靶向作用，NPC核籃組分的缺失會使Ty1元件整合在染色體末端[14]。

總之，宿主對Ty1和Ty3轉(zhuǎn)座過程的調(diào)控機制是生物學中重要的研究發(fā)現(xiàn)。過去20年間，不同于逆轉(zhuǎn)錄病毒的傳染性，酵母Ty1和Ty3作為良性載體都是廣泛用于研究逆轉(zhuǎn)錄的最佳模型，在逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子中鑒定了數(shù)百個宿主因子[37-41]，匯總了最新研究鑒定的宿主因子(見表1)，這些因子促進或抑制酵母逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)移的速率。

表1 Ty1或Ty3 共宿主因子鑒定

3 展 望

自1985年反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子被發(fā)現(xiàn)以來，反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子特別是酵母反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子Ty元件一直處于研究的前沿，本文系統(tǒng)詳細的闡述了LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座的機制以及宿主對酵母Ty1和Ty3轉(zhuǎn)座子精細調(diào)控機制方面的最新研究進展。研究發(fā)現(xiàn)酵母Ty1和Ty3轉(zhuǎn)座過程都類似于逆轉(zhuǎn)錄病毒，Ty3在結(jié)構(gòu)特征上更接近于逆轉(zhuǎn)錄病毒，而酵母Ty1在翻譯、包裝及逆轉(zhuǎn)錄等調(diào)控過程與Ty3不同，干擾小RNA和蛋白因子(p18和p22)參與調(diào)控Ty1轉(zhuǎn)座過程。

轉(zhuǎn)座過程中的轉(zhuǎn)錄受到外界脅迫環(huán)境的調(diào)控，最新研究側(cè)重于衰老與轉(zhuǎn)座的相關(guān)關(guān)系[40]，可進一步探索翻譯過程結(jié)構(gòu)蛋白GAG與融合蛋白GAG-POL的表達相關(guān)控制機制、反轉(zhuǎn)錄模板gRNA與翻譯模板mRNA的功能如何區(qū)分應用、GAG翻譯后如何定位到gRNA而進行的包裝過程、鑒定更多核糖體因子與PB蛋白因子及其調(diào)控機制、衰老與轉(zhuǎn)座插入相關(guān)機制以及更多核孔復合物與相關(guān)蛋白因子如何調(diào)控Ty1和Ty3在轉(zhuǎn)錄、核輸入及轉(zhuǎn)座的研究。

Ty1與Ty3轉(zhuǎn)座子作為良性載體，可用于探索與反轉(zhuǎn)錄病毒相關(guān)的宿主因子，更多關(guān)鍵共宿主因子的發(fā)現(xiàn)，有助于掌控Ty1與Ty3轉(zhuǎn)座子在宿主機體內(nèi)的運轉(zhuǎn)機制及可能與逆轉(zhuǎn)錄病毒，最近研究發(fā)現(xiàn)酵母中Tya融合蛋白技術(shù)的應用顯著提高了代謝產(chǎn)物的合成效率[42]，表明了這一方法可能有助于提高酵母代謝工程中多酶復合物的產(chǎn)生，同時酵母作為模式細胞生物已普遍適用于研究動植物基因的表達與功能驗證，本課題組利用酵母LTR輔助體系[4]已經(jīng)研究了異源雙轉(zhuǎn)化的活性轉(zhuǎn)座子在酵母中的轉(zhuǎn)座調(diào)節(jié)機制[43-44]。本文系統(tǒng)地介紹了Ty1與Ty3轉(zhuǎn)座和調(diào)節(jié)機制，為后續(xù)進一步研究LTR轉(zhuǎn)座子提供必要的參考。